節能環保無底涂劑BOPP預涂膜研究

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[摘要]為對無底涂劑BOPP預涂膜配方及生產關鍵技術進行研究，選擇MLLDPE作為BOPP薄膜表層功能材料，研發出一種無底涂劑BOPP預涂基膜，無需進行涂布底涂劑可直接涂覆EVA熱熔膠，制成環保節能無底涂劑BOPP預涂膜。和傳統的有底涂劑BOPP預涂膜相比，無底涂劑BOPP預涂膜省去了底涂劑調配、底涂劑涂布、烘干和EVA氧化處理工序，是一種綠色產品，具有良好的節能減排效果。

[關鍵詞]預涂膜BOPP　底涂劑　節能

覆膜是印后加工的主要工序之一，通過專業覆膜設備將紙質印刷品和薄膜復合在一起，形成紙塑合一的產品。自覆膜技術誕生以來，覆膜技術經歷了溶劑型即涂技術、水性即涂技術、預涂技術三個重要的發展階段。1989年美國GBC公司率先發明了有底涂預涂膜技術[1]，在塑料薄膜表面涂布一層底涂劑后，涂覆EVA熱熔膠制成預涂膜，預涂膜在溫度和壓力下與紙制品復合。有底涂預涂技術雖然較大程度上解決了即涂技術溶劑揮發污染等問題，但仍存在臭氧排放、能耗偏大難題。由于BOPP基膜與EVA的相容性較差，在生產預涂膜時，普通BOPP基膜需涂布一層底涂劑來改善基膜和EVA的相容性，提高擠出涂覆后膠層的剝離強度。無底涂技術原理是BOPP薄膜表層選用一種與PP及EVA均具有良好相容性的功能材料作為功能層，在EVA熔融擠出涂覆時利用EVA熔體溫度使功能層材料熔化，薄膜和EVA在界面處共熔粘結，提高了EVA熱熔膠和BOPP基膜的粘結牢度，達到基膜無需進行底涂處理，可直接與EVA復合的目的。無底涂技術的核心技術是無底涂劑BOPP預涂基膜的開發和生產。雖然我國是世界上最大的BOPP薄膜生產國，但無底涂劑BOPP預涂基膜生產技術一直被少數韓國企業壟斷，國內預涂膜生產廠家只有從韓國進口無底涂劑BOPP預涂基膜。

1無底涂工藝開發和應用研究

傳統的預涂膜工藝是將普通BOPP薄膜表面涂布一層聚乙烯亞胺水溶液，經烘干后，在薄膜上擠出涂覆一層EVA熱熔膠。無底涂工藝是采取表面改性的BOPP薄膜直接涂覆EVA熱熔膠。傳統的有底涂劑預涂膜生產流程是BOPP薄膜放卷后，經過底涂劑涂布、烘干、臭氧處理、EVA擠出涂布、冷卻展平后收卷，制成產品。有底涂劑預涂膜生產工藝示意圖如圖1所示。有底涂劑預涂膜生產是在傳統的有底涂劑預涂膜生產流程中省去底涂劑涂布、烘干、臭氧處理等流程，其生產工藝示意圖如圖2所示。無底涂工藝省去了涂布網紋輥、涂布上料裝置、底涂劑烘干設備和EVA氧化裝置。這種工藝一方面簡化了生產線配置，降低了設備投資；另一方面使得生產線速度大幅提升，降低能耗，節約成本。由于烘干工序是預涂膜生產過程中能耗最大的工序，同時烘干需要一定的時間，生產速度受到烘干速度的限制，免去烘干工序后，不僅降低了能耗，同時可以大幅度提高生產速度，減低了產品單位能耗。與傳統有底涂預涂膜相比，該工藝綜合能耗下降15%，每噸產品節約電120kwh、燃氣2.1Nm3，具有良好的節能減排效果。傳統的有底涂工藝和無底涂工藝比較見表1。

2無底涂劑BOPP預涂基膜配方研究

2.1無底涂功能層材料的研究

要實現無底涂功能，功能層材料需和EVA具有較好的相容性，同時功能層材料的熔點低于110℃。在EVA涂覆熱熔膠時，EVA熔體溫度（220℃~230℃）能使功能層熔化，在界面處共熔粘結。采用HDPE、LDPE、LLDPE、MLLDPE等聚乙烯材料作為無底涂功能材料與PP料進行共擠出經雙向拉伸制成薄膜，不同無底涂材料性能對比如表2所示。對LDPE、LLDPE、MLLDPE三種材料試制樣品進行對比測試，最終選擇使用MLLDPE作為功能層材料。MLLDPE熔體流動速率約為3g/10min，與PP材料共擠拉伸后成膜，成膜性好，薄膜厚度均勻性良好。

2.2無底涂功能層厚度對覆膜剝離強度的影響研究

無底涂劑預涂基膜涂覆EVA后，筆者對膠-膜的剝離強度和薄膜無底涂功能層厚度的關系進行了試驗研究?；たv向涂覆5μmEVA熱熔膠，沿涂覆方向取長200mm×寬15mm樣條，試樣長度方向將薄膜和膠層預先剝開50mm。利用拉力儀進行剝離力測試，夾具間距50mm，試驗速度為（300±50）mm/min，測試剝離強度。研究發現，膠-膜的剝離強度和薄膜無底涂功能層厚度有較強的線性關系，但當功能層厚度達到1.2μm時，剝離強度達到0.4N/15mm，繼續增加功能層厚度，剝離強度趨于平穩。

3無底涂劑BOPP預涂基膜生產關鍵技術研究

3.1擠出機溫度的設定

分別依據各層材料的熔點、熔融指數，設置主、輔擠出機的加工溫度，使鑄片段各層熔體的流動速率基本一致，各層熔體分布均勻，擠出機溫度設置見表3。

3.2縱向拉伸工藝控制

普通BOPP薄膜縱向拉伸通常采用單壓輥2步拉伸法，由于無底涂劑BOPP基膜表層MLLDPE較為柔軟，單壓輥在2步拉伸下功能層易出現表層皸裂，影響薄膜的成膜性和薄膜質量,因此采用雙壓輥3步拉伸法?？v拉導輥與薄膜厚片之間包角較小，有利于較少薄膜表面外觀缺陷。另外，MLLDPE的拉伸倍率較小，大拉伸倍率下易導致表層MLLDPE功能材料破裂，增大了薄膜生產時破膜概率。無底涂劑預涂BOPP基膜縱向拉伸倍率由普通BOPP薄膜的1.7倍設置為1.4倍，回縮比控制在5%，提高薄膜成膜性，降低破膜頻次。

3.3橫拉段風壓與溫度的控制

橫拉工序采用熱空氣加熱，但由于橫向拉伸幅寬較大，如上下烘箱產生的氣流不均衡會使薄膜在拉伸區產生抖動，厚度均勻性差[2]。橫拉段采用條形、狹縫式風孔熱風箱，并控制下風箱風壓比上風箱大5%左右，使薄膜受熱更均勻[3]。MLLDPE軟化點比PP低，高溫預熱后易拉伸不均，影響薄膜厚度均勻性。為降低該因素的不利影響，同時不影響PP層的拉伸，公司在橫拉溫度方面進行了如下優化，見表4。

4無底涂劑BOPP預涂膜生產關鍵技術研究

4.1熱熔膠擠出涂覆工藝研究

無底涂劑BOPP預涂基膜是利用EVA熔體溫度使薄膜功能層熔化，在界面處共熔粘結，從而實現基膜和EVA復合。因此在界面結合處EVA熔體的溫度是無底涂劑BOPP預涂膜生產的關鍵控制點，根據薄膜功能層材料的軟化點溫度界面結合處EVA熔體溫度控制在220℃~230℃。界面結合處EVA熔體的溫度主要與EVA熔體擠出溫度及EVA擠出機模頭模唇與界面結合處距離即氣隙間距有關，見圖4所示。無底涂劑預涂膜生產速度大幅提升，氣隙間距應盡量減小，經生產實際探索，氣隙間距控制在35~40mm為宜。

4.2收卷參數優化

無底涂劑預涂膜與傳統有底涂劑預涂膜相比，由于工藝的改變，薄膜牽引路徑改變較大，薄膜輥筒接觸大大減少，存在薄膜起拱和展不平難題，需要對收卷參數進行優化。收卷切入深度控制是指收卷過程中，功能層粘性較大，收卷時易產生粘連問題，將接觸輥與成品卷切入深度控制在10mm，控制整體空氣混入率，提高薄膜展平度，解決收卷粘連問題。收卷張力控制：薄膜收卷時，隨著母卷直徑增大，如果收卷輥的轉速不變，則收卷線速度增大，導致收卷張力遞增，這樣會導致膜卷的內松外緊，外層薄膜把內層薄膜擠壓產生褶皺等問題，對張力控制系統改進，采取張力隨收卷直徑變化非線性變化的控制方式，逐漸減少收卷張力，成品卷收卷內緊外松，減少收卷褶皺。

5結論

與傳統有底涂BOPP預涂膜相比，無底涂BOPP預涂膜由于在生產過程中省去了底涂劑調配、涂布和烘干，臭氧處理等工序，不僅簡化了設備配置，降低了設備投入，更具有良好的環保效益和節能效果。

5.1具有良好的環保效益

無底涂劑bopp預涂膜由于省去了傳統工藝中底涂劑涂布及熱熔膠臭氧處理工序，無需大量水清洗，減少了臭氧排放和污水排放問題，具有良好的環保效益，是一種綠色產品。

5.2無底涂劑預涂膜具有良好節能降耗效益

無底涂劑BOPP預涂膜由于省去了傳統工藝中底涂劑涂布工序，無需進行底涂劑調配、涂布和烘干。由于烘干工序是預涂膜生產過程中能耗最大的工序，同時烘干需要一定的時間，生產速度收到烘干速度的限制，免去烘干工序后，不僅降低了能耗，同時可以大幅度提高生產速度，減低了產品單位能耗。與傳統有底涂預涂膜相比，每噸產品節約電120kwh、燃氣2.1Nm3，綜合能耗下降15%，具有良好的節能減排效果。

[參考文獻]

[1]高利平.乙烯-醋酸乙烯共聚物共聚樹脂在預涂膜領域的應用研究進展[J].精細與專用化學品，2012（10）：5-6.

[2]洪偉,李青山.雙向拉伸聚丙烯薄膜的生產工藝研究[J].工程塑料應用,2006（6）:32-35.

[3]孫善衛，周李超，彭超.應用于雙向拉伸薄膜生產線的橫拉風箱：中國：CNCN201510113909[P].2015-06-10

作者：汪中祥 李永荃 王恒煜 單位：安徽國風塑業股份有限公司